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Schneidwerkzeuge computergestützt im Handumdrehen auswuchten

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Schneidwerkzeuge computergestützt im Handumdrehen auswuchten

Hochleistungs-Bearbeitungszentren mit Drehzahlen bis zu 40 000 min-1 befinden sich auf dem Vormarsch. Mit dem Trend zu immer höheren Bearbeitungsgeschwindigkeiten wächst auch die Anforderung an die Wuchtgüte von Werkzeughaltern. Mehr denn je ist damit das richtige und sachgemäße Auswuchten ein sehr aktuelles Thema, denn ungewuchtete Werkzeugsysteme beschädigen die Hochleistungs-Präzisionsspindel der Maschine und führen zu teuren Ausfallzeiten.

Speziell bei der HSC-Bearbeitung wirken sich kleinste Unwuchten bereits spürbar aus und erzeugen am Teilsystem Werkzeughalter/Werkzeug enorme Fliehkräfte, die sich direkt und ungedämpft auf die Maschinenspindel übertragen. Das Tückische daran: die Fliehkraft wächst nicht proportional sondern quadratisch mit der Maschinenspindeldrehzahl an. Auf diese Weise erzeugen Unwuchten störende und schädliche Schwingungen am Gesamtsystem Maschinenspindel/Werkzeughalter/Werkzeug, die sich ungedämpft bis zur Werkzeugschneide fortpflanzen und dort negativ bemerkbar machen. Als Folge dieser Schwingungen reduziert sich nicht nur die Lebensdauer der Maschinenspindel, was erst nach einiger Zeit offensichtlich wird. Viel unmittelbarer leiden unter den Schwingungen die Maßhaltigkeit am Werkstück und die Oberflächenqualität. Zusätzlich reduziert sich die Standzeit der Werkzeugschneiden um ein Vielfaches. Zusammengenommen sind das Gründe genug, selbst kleinste Unwuchten wenigstens am Teilsystem Werkzeughalter/Werkzeug zu beseitigen.

Feinstauswuchten der gesamten Einheit
Mit Acuro plus, der kraftmessenden Vertikal-Auswuchtmaschine, bietet die Schunk GmbH & Co. KG ein intelligentes, computergestütztes Auswuchtsystem an, mit dessen Hilfe sich das komplette Teilsystem bestehend aus Werkzeughalter einschließlich Anzugsbolzen und Schneidwerkzeug als Gesamteinheit feinstauswuchten lässt.
Das Ziel des Auswuchtens besteht darin, einen ausgewogenen Kompromiss zwischen dem technologisch Wünschenswertem und Machbarem sowie dem ökonomisch noch vertretbarem Aufwand zu finden. Insbesondere gilt es, die angestrebte Wuchtgüte des Teilsystems Werkzeughalter/Werkzeugschneide im Kontext der verwendeten Werkzeugmaschine zu sehen. Wenn beispielsweise die Werkzeugmaschine einen Mittenversatz von 4 µm aufweist, macht es wenig Sinn, einen 1,6 kg schweren Werkzeughalter mit SK-40 Maschinenschnittstelle samt Werkzeug auf G 1,0 bei 10 000 min-1 feinzuwuchten, denn die so erreichte maximale Unwucht von 1,53 gmm wird durch den Mittenversatz der Werkzeugmaschine wieder zunichte gemacht. Jetzt beträgt die erzeugte Unwucht des Gesamtsystems Maschinenspindel/Werkzeughalter/Werkzeug 7 gmm und ist damit ungefähr fünfmal höher als die des Werkzeughalters.
Um die Unwucht erzeugenden Fliehkräfte auszugleichen, muss die symmetrische Massenverteilung wieder hergestellt werden. Dies geschieht im Falle eines Werkzeughalters entweder durch Materialabtrag mittels Bohren oder Fräsen oder durch Anbringen von zusätzlichem Material mittels Stiftschrauben oder Auswuchtringen. All diese Maßnahmen zielen darauf ab, den Schwerpunkt des Teilsystems Werkzeughalter/Werkzeug aus der Drehachse um einen genau definierten Abstand in Richtung der Unwucht zu verlagern. Zuvor muss jedoch in jedem Fall der Werkzeughalter grob vorgewuchtet werden. Das erfolgt einerseits durch Bohrungen, andererseits durch bei der Konstruktion bereits berücksichtigte gefräste Flächen. Anschließend kann das Feinwuchten der Werkzeughalter mittels der oben beschriebenen Methoden erfolgen.
Bei der Acuro plus genannten Auswuchtmaschine des Lauffener Spanntechnikherstellers ist bereits bei der Grundausstattung ein automatisches Spannsystem enthalten, das praxisnah wie in der Maschinenspindel den Werkzeughalter zusammen mit dem eingespannten Schneidwerkzeug einzieht. Dadurch werden unterschiedliche Anzugsmomente, wie sie bei manuellen Systemen auftreten können, vermieden.
Auch die Möglichkeit, wahlweise in einer oder zwei Ebenen auszuwuchten, ist ein weiteres besonderes Produktmerkmal dieser Tisch-Maschine. So kann je nach Geometrie der Werkzeughalter entschieden werden, ob statisch oder dynamisch gewuchtet werden soll. Beim dynamischen Auswuchten in zwei Ebenen wird zusätzlich noch der Taumelfehler von langen Teilsystemen Werkzeughalter/Werkzeug berücksichtigt.
Mit Hilfe der übersichtlichen Menüführung kann der Bediener alle für das Wuchten relevanten Daten auf einer Bedienerseite eingeben. Die auszuwuchtenden Werkzeughalter können in der Werkzeugdatenverwaltung abgespeichert werden. Bis zu 1 000 Datensätze, also 1 000 unterschiedliche Werkzeughalter, können hinterlegt werden.
Nach Beendigung des weniger als einminütigen Messvorgangs zeigt die Software in komfortabler Weise alle Informationen auf einen Blick an. Die ermittelte Unwucht erhält eine farbliche Kennzeichnung. Am Spannwerkzeug selbst zeigt ein Laserstrahl die genaue Position der Unwucht an. Jetzt kann entschieden werden, wie man die ermittelte Unwucht beseitigt. Neben der Methode durch Materialabtrag mittels Bohren oder Fräsen ist grundsätzlich auch ein Hinzufügen von Material denkbar, z.B. in Form von Wuchtschrauben oder Auswuchtringen.
Hilfe durch Software
Die Software der Acuro plus Auswuchtmaschine bietet für beide Methoden entsprechende Hilfestellung. Beim Materialabtrag erfolgt die Angabe auf dem Display, an welcher Stelle mit welchem Durchmesser wie tief zu bohren oder Fräsen ist, um den errechneten Materialabtrag zur Beseitigung der Unwucht zu erreichen. Sofern als Option gewählt, erfolgt eine automatische Positionierung des Werkzeughalters an diejenige Stelle, an der die Unwucht auftritt, so dass der Anwender diese Stelle nur noch mit einem Stift markieren muss, bevor er an Bohr- oder Fräsmaschine den Materialabtrag vornimmt. Am einfachsten ist es jedoch, die Unwucht über Stiftschrauben oder Auswuchtringe auszugleichen.
Diese Methoden haben den Vorteil das hier kein Materialabtrag am Werkzeughalter notwendig ist, selbst wenn regelmäßiger Werkzeugwechsel stetiges Feinauswuchten des Teilsystems Werkzeughalter/Werkzeugschneide erforderlich machen. Überdies können nicht bei allen Werkzeughaltersystemen ohne weiteres Materialabträge vorgenommen werden, ohne die Funktionsfähigkeit der Werkzeughalter zu beeinträchtigen. Beim Hinzufügen von Masse ermittelt die Software exakt, an welcher Stelle und wie tief Stiftschrauben in vorhandene Gewindebohrungen einzudrehen oder wo genau die Auswuchtdrehringe zu fixieren sind. Der Vorteil der Stiftschrauben wie der Verfahren zum Materialabtrag besteht darin, dass die Störkontur des Werkzeughalters nicht weiter beeinträchtigt wird.
Schunk GmbH & Co. KG
Spann- und Greiftechnik
Tel. 07133/103329 Fax 07133/103359
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